個人の 個人の特徴抽出を 特徴抽出を利用した 利用した動的 した動的な 動的な映像による 映像による動線誘導 による動線誘導 ○鳴海拓志（東大）, 羽田靖史（理研/東大）, 淺間一（東大）, 辻邦浩（Kunihiro Tsuji Design） Traffic Line Guidance by Moving Dynamic Presentation Based on Person's Feature Extraction. ○ Takuji Narumi(The Univ.of Tokyo), Yasushi Hada(RIKEN/The Univ. of Tokyo), Hajime Asama(The Univ.of Tokyo), Kunihiro Tsuji（Kunihiro Tsuji Design） Abstract: In this paper, we describe about a new guidance service in museum, which uses person's feature extraction of his/her height, velocity and direction by surveillance cameras, and uses dynamic information projection by a pan-tilt projector. The experimental system and the results which prove the effectiveness of the method are also described. Key Words: Intelligent Space, Traffic line, Guidance, Feature extraction, Pan-tilt projector １．はじめに 必ずしも誘導対象者に気付いてもらえるわけで はないという問題がある． 我々の研究グループではサービス工学の研究 を行っている[1]．より適切なサービス提供を行 ２．動的な 動的な映像による 映像による動線誘導 による動線誘導 うためには，サービス利用者のニーズを知るこ とが必要である．我々は『人のニーズはその人 ２．１ 研究目的 間の行動に表れる』との仮定に立ち，人間の行 本研究では，サービス工学の見地から動線誘 動計測と，ニーズの推定，そしてそのニーズを 導をひとつのサービスとして分析する． そこで， 元としたサービスの提供を行っている．これま 具体的な動線誘導の事例として，美術館での動 での研究成果として，廊下環境での道に迷って 線誘導の問題をとりあげる． いる人間の検出や，エレベータ内の人間の移動 美術館では，学芸員が展示物の構成によって 軌跡計測[2]，欠損を含んだ画像からの複数人の 順路を設計し，不特定多数の来場者に対してそ 歩行者のトラッキング[3]などの研究を行って の順路の誘導を行うことで展示というサービス いる． を行う．順路の誘導には，従来は看板などが使 本論文では，このようなサービス工学の観点 われてきたが，空間上やデザイン上設置に制約 から，人間の行動計測を利用した個人に適応的 を受けることから必ずしも効果的な誘導を行う な動線誘導手法を提案，実装し，その有効性を ことができるとは限らない．これを改善し，物 検証する． 理的・意匠的な制約を受けにくく，かつ気づか 動線誘導とは，空間内で人間や物が移動する れやすい情報提示を行うことで誘導効果を高め 軌跡を，サービス提供者の意図した通りに導く る手法として動的な映像提示による動線誘導を ことである．動線誘導は一般に看板や標識の形 提案する． で行われることが多く，矢印などの方向の指示 や文字による行先の指示などの手法がとられて ２．２ 関連研究 いる．これら従来の誘導は，多くが位置固定で 動線誘導は適切な時間と場所に情報を提示す 内容も静的であるために，意図した通りに誘導 ることによって行われる．これを動的なものに 対象者が動かないという問題や，設置する際に するためには，位置のセンシングと情報提示方 物理的・意匠的な制約があるという問題， また， 法が重要な要素になる． Table.1 動く情報提示による誘導の分析 位置のセンシングでは，従来研究ではＧＰＳ 受給者から見たサービス 対応するサービス設計 未認識 センシング 等を用いた屋外での誘導の研究やアプリケーシ ョン[4]が多い．センシングが比較的困難である ↓ 屋内での研究事例では，固定看板を用いるもの や，人間にセンシングのためのデバイスを持た せる手法がほとんどとなっている． 認識 情報の出現 ↓ （出現タイミングの適応） 視線誘導 情報の移動 ↓ (経路と速度の適応) また，誘導情報の提示においてもデバイスを 持たせる手法が主流である．しかし，デバイス を持たせる手法は不特定多数の人間が訪れる場 身体の誘導 所での動線誘導には適していない．そこで本研 ↓ 究では，環境に設置したセンサによって位置を 終点の明確化 計測し，環境に設置した情報提示装置で情報提 誘導サービス終了 示を行うことを前提とする．即ち，空間にユビ キタスデバイスを設置することで環境自体を知 能化し，不特定多数の人間に対してデバイスを のフェーズに分解し，それに対応するサービス の設計を Table.1 にまとめた． 持たせることなく位置のセンシング及び情報の 提示を実現する動線誘導手法を開発する． ⅰ）未認識状態 サービス受給者が誘導情報に気付く以前の状 ２．３ 動線誘導の戦略 態を未認識状態と定義する．未認識状態におい てはサービス受給者の自然な振る舞いが観察で 本研究では，動線誘導は適切な時間と場所に きるため，適応した情報提示を目的として個人 情報提示を行う必要があることから，人間は年 の特徴のセンシングを行う場合にはこの段階に 齢や体型，趣味趣向など個人ごとに多様な特徴 おいて行うことが望ましい． をもっており，効果的な情報提示を行うために ⅱ）認識 は情報を個人に適応させる手法を取り入れるこ サービス受給者が誘導情報に気付いた状態を とが有効であると考えた．また，情報自体が動 認識状態と定義する．サービス設計者は認識さ くことで注意を引き，動線を誘導することが有 れやすい情報提示を行わねばならない．そのた 効であると考えた． めには情報提示のタイミング等を個人に適応さ 以上の２点を踏まえ，本研究における動線誘 せる必要がある． 導の戦略として，個人の特徴のセンシングによ ⅲ）視線誘導 るコンテンツ内容の適応と，それを利用して情 動く情報を提示した場合，体で追う前にまず 報自体を知能化環境内で動かす情報提示を採用 目で提示情報を追従するフェーズが現れる．そ する． れを視線誘導状態と定義する．視線誘導状態か ら体の移動を誘起するためには，サービス設計 ２．４ 動く情報提示による誘導の分析 者は移動経路・移動速度等を適切に設計しなけ ２．３での戦略を踏まえ，動く情報を提示し ればならない． て動線を誘導する手法一般について分析を行う． ⅳ）身体の誘導 サービス工学の観点から，動線誘導をサービス 視線誘導状態を経て，誘導情報に従い体を移 ととらえ，サービスを受ける側の立場から５つ 動させている状態を移動状態と定義する．移動 状態においてはサービス受給者がサービスの意 ２．６ カメラ画像からの位置の算出 図を正しく理解し，追従可能なように設計しな 本研究では，環境に設置したカメラのみによ ければならない． って個人の特徴量である移動経路･移動速度と ⅴ）誘導サービス終了 身長を計測する． 誘導サービス終了状態ではサービス受給者が 目標地点に到達したと理解し，納得できるよう カメラによって得られる 2 次元の画像上の座 標( u，v )から，3 次元の位置情報( x，y，z )を に情報提示を工夫すべきである． 取得するためには拘束条件式が不足しており， ２．５ 提案手法 カメラからの奥行きが得られないという問題が ある．この問題を解決するため，拘束条件とし 分析に基づいた上で，個人に適応した情報提 て環境を移動する人間は高さ＝０である床上を 示のための手法と，動的な情報提示のための手 移動するという点に注目し，カメラ画像内に写 法を取り入れた動線誘導を行う． る人間の足元を検出，座標系を変換することに まず，個人に適応した情報提示を行うために， よって位置情報を求める． 個人の特徴量である移動経路･移動速度と身長 を計測する．これには淺間らの手法[5]を応用し， 設置したカメラによって来場者を撮影し，背景 差分法を用いてリアルタイムに来場者の身長と 移動経路・移動速度を算出する． 次に，動的な情報提示を行うために，空間中 に映像を移動させながら提示することが可能な Fig.2 座標の変換 ユビキタスデバイスであるムービングプロジェ クタを用い，動線誘導を行いたい区画に来場者 が近づいた時，映像を移動させながら提示する ことで来場者を目標経路に誘導する． 映像提示の軌跡や内容，タイミングは個人の 特徴量（身長，移動経路，移動速度等）によっ て変化させ，各個人に適した誘導を行う．例え カメラ座標系の原点と世界座標系の原点との 距離を h とし，x 軸，y 軸，z 軸の回転角度をそ れぞれθ x，θ y，θ z とする．画像上の座標（u，v） を座標変換行列に代入することで，世界座標に おける 3 次元の位置情報（x，y，z）を得る． ば個人の移動速度に合わせて提示映像の移動速 x，y，z：世界座標系 度を変化させることや，個人の身長に合わせて cx，cy，cz：カメラ座標系 情報の位置や内容を変化させることでより個々 u，v：画像座標系 人に適した誘導を行うことが出来る．(Fig.1) 座標系の軸の回転によって，2 次元である透 視画像面座標系（u，v）の方向と右手座標系で 表した世界座標系の（x，y，z）の方向の整合 性をとるために，y → - y として座標変換を行 う． ｍ₀ ，n₀ は画像座標系から世界座標系へ の拡大率であり，カメラのスペックに依存する． 世界座標系の（x，y，z）は，以下の式で求 Fig.1 提案手法概説 められる． x − y = cz K z c m n 1 0 u 0 + 0 h 0v リーミュージアムにおいて，２００５年６月１ ４日から７月３日にかけて，固定カメラによる 人間の特徴抽出と，これに基づいた順路の誘導 ここで，座標変換行列 は以下のようになる． 0 0 cosθz sinθz 0 cosθy 0 sinθy 1 Kc = −sinθz cosθz 0 0 1 0 0 cosθx sinθx 0 1 −sinθy 0 cosθy 0 −sinθx cosθx 0 2．７ 情報の提供実験を行った． 実験では，環境中のカメラを用いて美術館来 場者の身長と位置を取得し，その中で身長をト ラッキング時の個人同定の基準に用い，個人ご とに移動経路と移動速度を算出した．この結果 提案手法の利点 を用いて環境に備え付けたパンチルト雲台上の プロジェクタにより，個人に適応した正しい道 提案手法には次の三つの利点がある． への誘導情報を提供する．今回の実験では，提 第一に，不特定多数の人間に対する情報の提 案手法は一人，または数名のグループで訪れる 示を実現している点である．これは環境知能化 来場者を誘導することを目的としているため， 技術を用いることで，個人の特徴抽出と情報の 連続で別グループの来場者が訪れた場合には後 提示に手元のデバイス等を必要としないことに から来たグループに対して映像を提示すること よるものである． が出来ない．よって，そのような映像を提示で 第二に，物理的・デザイン的な制約を受けに きない場合はデータに含めなかった． くく，気付かれやすい情報提示が可能である点 である．これは情報提示にムービングプロジェ クタからの投影映像を用いることで，物質的な ３．２ 実験の概要 実験システム全体の位置構成を Fig.3 に示す． 制約をなくし，三次元的な任意の位置に提示可 実験は天保山サントリーミュージアム４Ｆの 能にしたこと，映像が動いて注意を引くことが 一区画で行った．この場所は５Ｆから４Ｆに階 可能になったことで実現されたものである． 段で降りた直後の狭い区画で，動線が混乱しや 第三に，個人に対して適応的な情報を提示す すい場所である．Fig3 中の絵画 A から壁面に ることが出来る点である．これは移動経路など 沿って鑑賞する順路が設計されているところで， 人間の行動や個人の特徴をシステムが観察・分 来場者は絵画 B や絵画 C を鑑賞する経路を取っ 析し情報提示を変化させることで実現した．こ てしまうことがある．この場所における順路誘 れにより，サービスを受けたい人にだけ情報を 導のために，複数の手法（後述）を実装し，そ 提示することが可能となり，サービス内容を個 れらの比較を行った． 人や日時等の条件によって変化させることが出 実験設備は人間計測用のカメラと情報提示用 来る．また，従来はサービスが平均的な人間を のプロジェクタで構成されている．プロジェク モデルに設計されていたために適切なサービス タにはパンチルト機能を持たせ，映写位置を動 を受給できなかった平均値から外れた特徴を持 つ人（高齢者や身長が低い人等）に対しても適 応させた情報提示を行うことが出来る． ３．評価実験 ３．１ 目的 提案手法により誘導が意図どおり行えるかを 評価するため，大阪市港区にある天保山サント Fig.3 天保山サントリーミュージアム４Ｆフロア図 的に変更可能とした．また，実験を評価するた めに，カメラを 2 台，長時間録画 VCR を 1 台 映像を投影するもの，誘導のために投影した映 設置し，来場者が移動する様子を観察した． 移動速度が常に一定のものと，取得した来場者 像を提案手法に基づき移動させるもので映像の 本研究では，全ての来場者のうち，順路に従 の移動速度に合わせて映像の移動速度を変化さ って移動した来場者の比率を誘導率と定義し， せるものという５つのケースの評価を行った． この誘導率と出口アンケートを評価することで 有効性の比較を行った． ３．３ ４．結果 実験用パンチルトプロジェクタ 実験の結果を Table.3 に示す．誘導のない場 合には 15.3%の来場者がサービス設計者の意図 実験のための道具として，自身の向いている しない動線をとったのに対し，今回提案した動 角度を変えることで自由に投影面を変更可能な く映像の提示による動線誘導手法では，いずれ プロジェクタを開発した(Fig.4)．[7] 実際に映 像を提示している様子を Fig.5 に示す． も誘導率 96%と，誘導のない場合(84.7%)や従 来の看板による誘導(90.6%)に比較し有効性を 示す結果となった．提案手法による誘導時の主 な失敗原因は気づかない，投影映像が他の来場 者の影に隠れてしまう，順路と逆の方向からの 音などに注意を向けた人が誤った方向に行く， 等であった． また，ムービングプロジェクタで動かす映像 の移動速度を平均的な速度に固定したものと， 来場者の移動速度を計測し，それに適応させた Fig.4 パンチルト雲台プロジェクタ ものとを比較した．その結果，誘導率に差は見 られなかったものの，アンケート調査では，来 場者の移動速度に適応した速度で映像を動かす 誘導手法の方が見やすいと評価された． Table.3 １ データ数 誘導率 改善率 見やすさ *1 *2 170 84.7% －－－ - - 203 90.6% 38.8% - - - ２ 誘導なし 看板 Fig.5 動的な映像による誘導 誘導あり ４ プロジェクタ ３ 誘導率と見やすさ 静止 216 82.9% -12.0% - - - 一定 速度 215 96.2% 74.9% 2.67 適応 速度 292 96.4% 76.3% 3.48 動的 ＊1 誘導率＝正しい方向に進んだ来場者 / 総来場者数 ＊2 見やすさ＝アンケート(有効回答率約 5%)による 4 段階評価 ３．４ 提示手法の分類 提案手法の評価のために，他の動線誘導手法 5． ．考察 との比較を行った．誘導のないもの，誘導に看 ２．４での分析と実験の結果から，提案手法 板を用いるもの，誘導のために床面に静止した に関していくつかの知見が得られた． まず，未認識状態から認識状態に移行させる 誘導率 96%と，誘導のない場合(84.7%)や従来 ためには情報提示のタイミングが重要となる． の看板による誘導(90.6%)のような静止した情 提案手法では特定のエリアに人間が侵入した場 報提示よりも有効であることを示した．また， 合に映像を提示するという方法をとったが，提 来場者の多様性に適応した情報提示をすること 示タイミングの鍵となるエリアを設定する方法 で，より見やすく有効な動線誘導が出来ること は経験的であり，必ずしも適切で汎用なタイミ を明らかにした． ングの設計方法ではなかった． 今後の発展として，現在のような特定の場所 次に，認識状態から視線誘導状態への移行は での部分的な誘導を複数のカメラ，プロジェク スムーズに行われるが，視線誘導状態から身体 タを協調動作させ，全体的な広い空間で誘導を の誘導状態に移る際に，提案手法が視線を利用 行うことが可能である．また，映像と人間との した誘導であるために，体を動かさなくても映 インタラクションを実現することで常に人間に 像を首で追える範囲での情報提示は誘導効果が 付き添って情報が移動し，必要なときには停止 低いという点がわかった．同様の理由において したり誘導を行ったりすることも考えられる． 開けた場所，広い場所での誘導，前方向への誘 導は効果が低くなる傾向が見られた．そのよう 参考文献 なケースではほとんどの場合で視線は誘導でき [1] 淺間一: “人間と共存するサービスメディア ているが，それが体を動かすきっかけにはなら に求められる機能とは,” 第七回人工物工学国 ず来場者の移動が起こらない． 今回の実験では， 映像が床から来場者の死角の方向にある壁まで 移動することで体の移動を誘起させたために誘 内シンポジウム, pp109-115, 2005. [2]三井賢治, 淺間一, 羽田靖史, 川端邦明, 山 口伸一朗: “エレベータ内映像からの人の移動軌 導効果が高くなったと考えられる． 跡の計測,” 日本機械学会ロボティクス・メカト また，誘導サービス終了状態においてサービ ス受給者が目標地点に到達したと理解させる必 ロニクス講演会 2005, 2P1-N-058, 2005. [3]西村彬宏, 羽田靖史, 川端邦明, 淺間一: “確 要がある．今回の実験では映像を絵の横の壁ま 率的手法を用いた複数の人の移動軌跡推定,” で移動させることで直接的に視線を目標地点に 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講 誘導したために目標地点において混乱する来場 者は見られなかった．しかし，場所を変えて行 った他の実験では映像を床面だけで移動させた ところ，誘導サービス終了状態でも目標地点に 到達したことが納得できず混乱する来場者が見 受けられた．目標地点到達を理解させる手法に 演会 2005, 2P1-N-056, 2005. [4]Kiencke et al.: “The impact of automatic control on recent developments in transport- ation and vehicle systems,” Preprints of 16th IFAC World Congress, 2005. [5] 淺間一, 川端邦明, 羽田靖史, 森本敦史: “サ ついても今後検討を重ねていく． ービス・メディアによる人間の行動や環境のモ 6． ．結論・ 結論・発展 本研究では，カメラによる個人の特徴量の抽 出結果に基づき，ムービングプロジェクタを用 いて映像を空間中で移動させる，不特定の個人 に対応した新しい動線誘導の手法を提案した． 実験により提案手法の有効性を検証した結果， ニタリング,” 第 1 回デジタルコンテンツシンポ ジウム, S2-8, 2005 [6] 羽田靖史, 鳴海拓志, 淺間一, 川端邦明, 辻 邦浩: ”カメラを用いた人間の特徴抽出結果に基 づく行動サポート実験,” 日本機械学会第 15 回 設計工学･システム部門講演会講演論文集, No. 05-27, pp 188-189, 2005
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